电流信号和电压信号的区别

“有的设备需要电压信号，有的需要电流信号，这两种信号有什么区别？”

1、信号源输出最大功率的条件是，输出阻抗等于输入阻抗，称为阻抗匹配；

2、如果在信号传输中，一级到下一级不能阻抗匹配信号能量将产生衰减，波形将产生失真、畸变；

3、阻抗匹配分高阻抗匹配与低阻抗匹配；

4、低阻抗匹配时，传输信号电流大，即我们说得电流信号；

5、高阻抗匹配时，传输信号电压高，即我们说得电压信号；

6、如果远距离输送信号，为了减小线路损耗，一般采用电压信号即高阻抗传输；

7、如果近距离输送信号，线路损耗不大，一般采用电流信号即低阻抗传输；

8、电流信号抗干扰能力强，因为一般干扰信号为电压信号

9、如果由于远距离传送，信号干扰严重，可采用电流信号传送，减小干扰；

10、当然采用电流信号还是电压信号也有其它原因；

“与众不同”的魄力！

1、信号的功率与信号的传输有很大关系；

2、在放大电路的前置级，输入的弱电信号，抗干扰是主要考虑因素；

3、在功放级，输出的强功率信号，传输的能量损失是主要考虑因素；

4、干扰信号一般是电压信号，与传输距离成正比；

5、如果前置级的输入信号，采用电流信号，即低阻抗匹配，可以短路吸收杂波电压干扰信号，特别是传输距离较远时，采用电流信号低阻抗匹配更有利于抗干扰！

6、我“与众不同”的是什么，一目了然！

也谈电压和电流的传输方式有什么不同

工业上通常用电压0…5(10)V 或电流0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法，也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同，什么时候采用什么方法，下面将对此进行简要介绍。

电压信号传输比如0…5(10)V

如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点，那么信号可能很容易失真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗，电缆的电阻以及接触电阻形成了电压降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。

如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的，那么由上述的电阻引起的传输误差就足够小，这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略，就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器OP 来做接收方的输入放大器，就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于<1M? 。

原则上，高阻抗的电路特别是在放大电路的输入端是很容易受到电磁干扰从而会引起很明显的误差。所以用电压信号传输就必须在传输误差和电磁干扰的影响之间寻找一个折中的方案。

电压信号传输的结论：

如果电磁干扰很小或者传输电缆长度较短，一个合适的接收电路毫无疑问是可以用来传输电压信号0…5(10)V 的。

电流信号传输比如0(4)..20mA

在电磁干扰较强的环境和需要传输较远距离的情况下，多年来人们比较喜欢使用标准的电流来传输信号。

如果一个电流源作为发送电路，它提供的电流信号始终是所希望的电流而与电缆的电阻以及接触电阻无关，也就是说，电流信号的传输是不受硬件设备配置的影响的。同电压信号传输的方法正相反，由于接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源（电流源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路）使得电磁干扰对电流信号的传输不会产生大的影响。

电流信号传输的结论：

如果考虑到有电磁干扰比如电焊设备和其他信号发射设备，传输距离又必须很长，那么电流信号传输的方法是适合这种情况的（模拟信号传输）。

实际上经常采用的电流传输方法有二线制和三线制方法。由于二线制的重要意义，在这里将主要论述二线制方法，也叫电流回路方法。

电流回路的综合特性：

简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然还应该注意工作电压要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。

低廉的成本：与数字信号传输需要一个AD 转换，一个单片机和一个合适的驱动电路相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。

错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流4mA），如果接收到的信号大于零毫安而小于4毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超过20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。

长距离传输：传输距离与发送信号端的驱动能力和电缆的电阻以及接收端的测量电阻（负载电阻）有关。如果在信号传输的电缆中也要安装测量仪表，那么负载电阻还应该考虑到测量仪表的输入阻抗和监测记录仪表的输入阻抗。这些仪表常常因为成本低廉和无需外加电源而与集成电路一样共同连接在电流回路中并从4mA中直接获得工作电源。因此在电路设计时要考虑到电流源回路的带载能力。

不要光考虑4－20mA、0－10V这一类标准模拟量信号传输抗不同干扰的能力。

本质上来说，不管是电力还是信号，不管直流还是交流，电压源－－就是为高阻负载设计的。电流源－－就是为低阻负载而设计的。这里阻抗也可以是感抗或容抗。

老刘头说的那两句话有点儿模糊。

电流源、电压源本身，有高阻、低阻特性，理想电压源短路、理想电流源开路；但二者传输线路阻抗没有什么区别。

什么“高阻抗传输”什么“低阻抗传输”，仅仅指电源特性或负载特性，与实际应用传输线路一点关系都没有，传输线阻抗再大一般顶多几十欧之内。

老刘头讲的传输损耗，一般应指电力传输，尚可讨论。在信号传输里，不应成为传输方式选择的理由。

凭个人感觉，对于干扰，电流与电压信号没什么本质差别。电压信号源与负载、电流信号源与负载，都是有高阻的闭合回路，只不过一个高阻在负载端一个高阻在电源端；这对于干扰信号来说，没什么两样。只要闭合回路受电磁感应影响，若产生同样的感生电势，若阻抗接近，必然产生同样的感生电流。所以，二者受干扰程度主要取决于采样电路的抗干扰程度、取决于回路阻抗的大小。

无论电流采样还是电压采样，一般理想运放虽然输入阻抗都是M欧级，但实际电路都加输入、反馈电阻，电流主要流经的是反馈电阻和输入电阻；相对而言，电流信号采样电阻往往是250欧，而电压信号采样电阻往往是几K以上，同样大的感生电流，在几K电阻上产生的电压肯定会比几百欧的大－－但这一般是共模干扰，虽然对运放输出影响不是很大，但如果运放共模抑制比不够大，还有稍有区别的。

目前大部分工业通讯方式，主要是电压的传输形式，虽然是数字，但毕竟仍是电压形式，只不过远距离都采用差分电路传输。这说明电压信号传输并不比电流抗干扰差，只不过早期没有找到好的传输方式而已。现在找到了，就是差分、适当提高频率、以数字代模拟。

电流信号：在规定负载阻抗范围内（一般500、250欧以下），电流恒定，电压随负载变化而变化。’——本身是因为有恒流电路，否则照样不能违背欧姆定律！＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊周老儿，就是因为没有违背欧姆定律，电压才会随负载变化而变化。不然的话，不用“否则”，俺就推翻欧姆定律，成天下名人了。

‘大部分工业通讯方式，主要是电压的传输形式，虽然是数字，但毕竟仍是电压形式，’——差分抗干扰还是电流的原因，不要搞错。＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊差分比单端抗干扰，对于同样输入阻抗同样电平的检测电路来说，也许电流是差了一半儿；但是传统的理论却并不是这样来解释的。正象老刘头儿说的，是它对普遍存在的共模干扰的抵抗效果要好些。

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关于差分的问题，也许会涉及到电磁兼容方面稍深入的一些理论，俺的知识不能足够地表达清楚。以下转

“差分信号的第一个好处是，因为你在控制'基准'电压，所以能够很容易地识别小信号。在一个地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性。信号源和信号接收器距离越远，他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。从差分信号恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确值无关，而在某一范围内。

差分信号的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外，差分信号比单端信号生成的EMI 还要少。

差分信号提供的第三个好处是，在一个单电源系统，能够从容精确地处理'双极'信号。为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常

是中点）建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高保真度，而无须依赖虚地的稳定性”

这些东西，我相信以周公的电子基础，是能够看得懂的。

其实差分与单端性能的区别，关键就在一个地上。单端的地，往往是公用的，比如西门子的控制器，直流地接大地，这种情况下，干扰信号也是对地存在的，直接叠加在信号和电源上。不考虑静电，单从抗干扰来看，浮地系统要比西门子这种方式要好些。

见识不少，由一个电压信号，电流信号传输特点的讨论深入到差分电路和通讯方式（也算电压型）的剖析，真是收益不少。我也来做点总结工作：

首先，单纯的电压信号传输容易受到信号干扰，影响精确度，这一点大家都认同。但是刘老师讲的如果远距离传输适合采用电压信号，我想出发点是考虑了类似电力传输里采用高压传输降低传输电缆上的能量损耗（即I2R），电力里面采用高压主要是降低传输电流，减小I2R,同时节约电缆的投资；但是在信号传输里面主要考虑的是信号的精确度，因为这里的能量损耗相比之下还不是我们主要关注的。而采用电流信号相比单纯的电压信号更能抗干扰。

其次，如果采用通讯的方式传输，这个时候却又不容易受到干扰，其实这里的原因已经脱离了本身讲电压和电流信号传输差别这个问题了，因为其实通讯的方式虽然是电压信号，但是其为一组脉冲信号，只要没有将1干扰到0或者没有将0干扰到1就不会对信号的结果产生影响，然而在屏蔽通讯电缆的保护下这样的干扰发生的几率的确是减小了很多，也就导致通讯方式的稳定性比较高。

最后，差分电路（电压信号）能够降低干扰也是大家都认同的，其优点也已经由“想起时正是忘记”列出了。

总结：

电流信号依靠本身就可以具有抗干扰性能；

而单纯的电压信号需要依靠对其采取一些其他的改变，比如设计成差分电路，或者通讯的方式等，但是同时也提高了成本。

以上各种方法的成本和抗干扰能力各不相同，实际工作中可以根据实际情况（成本，信号的特点，要求）进行选择。

（欣赏几位老师的态度和刘老师的敢于“与众不同”的魄力！以上大多是前面几位老师的智慧，我只是总结了一下，方便那些和我一样的涉足行业未深的同行更容易看懂，如有不当之处，希望几位老师指出，只为学习）

电压和电流的传输方式有什么不同

电压和电流的传输方式有什么不同工业上通常用电压0…5(10)V 或电流0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法，也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同，什么时候采用什么方法，下面将对此进行简要介绍。

电压信号传输比如0…5(10)V

如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点，那么信号可能很容易失真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗，电缆的电阻以及接触电阻形成了电压降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。

如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的，那么由上述的电阻引起的传输误差就足够小，这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略，就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器OP 来做接收方的

输入放大器，就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于<1M原则上，高阻抗的电路特别是在放大电路的输入端是很容易受到电磁干扰从而会引起很明显的误差。所以用电压信号传输就必须在传输误差和电磁干扰的影响之间寻找一个折中的方案。

电压信号传输的结论：

如果电磁干扰很小或者传输电缆长度较短，一个合适的接收电路毫无疑问是可以用来传输电压信号0…5(10)V 的。

电流信号传输比如0(4)..20mA

在电磁干扰较强的环境和需要传输较远距离的情况下，多年来人们比较喜欢使用标准的电流来传输信号。

如果一个电流源作为发送电路，它提供的电流信号始终是所希望的电流而与电缆的电阻以及接触电阻无关，也就是说，电流信号的传输是不受硬件设备配置的影响的。同电压信号传输的方法正相反，由于接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源（电流源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路）使得电磁干扰对电流信号的传输不会产生大的影响。

电流信号传输的结论：

如果考虑到有电磁干扰比如电焊设备和其他信号发射设备，传输距离又必须很长，那么电流信号传输的方法是适合这种情况的（模拟信号传输）。

实际上经常采用的电流传输方法有二线制和三线制方法。由于二线制的重要意义，在这里将主要论述二线制方法，也叫电流回路方法。

电流回路的综合特性

- 简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然还应该注意工作电压要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。

- 低廉的成本：与数字信号传输需要一个AD 转换，一个单片机和一个合适的驱动电路相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。

- 错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流4mA），如果接收到的信号大于零毫安而小于 4 毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超过20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。

- 长距离传输：传输距离与发送信号端的驱动能力和电缆的电阻以及接收端的测量电阻（负载电阻）有关。如果在信号传输的电缆中也要安装测量仪表，那么负载电阻还应该考虑到测量仪表的输入阻抗和监测记录仪表的输入阻抗。这些仪表常常因为成本低廉和无需外加电源而与集成电路一样共同连接在电流回路中并从4mA 中直接获得工作电源。因此在电路设计时要考虑到电流源回路的带载能力。

常用电流和电压采样电路

2常用采样电路设计方案比较 配电网静态同步补偿器（DSTATCOM ）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。由图2-1可知DSTATCOM 的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM 的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。 图2-1 DSTATCOM 系统总体硬件结构框图 2.2.11 常用电网电压同步采样电路及其特点 .1 常用电网电压采样电路1 从D-STATCOM 的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。

图2-2 同步信号产生电路1 从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC 滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。其中R 5=1K Ω，5pF，则时间常数错误！未 因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成， 实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求。 C 4=1找到引用源。<

变频器显示电流与电源电流表显示存在差别的说明

关于电流表上的电流显示与变频器面板上的电流显示 存在差别的说明 1、柜面上的电流表，测量的是变频器输入端的电流，是采用普通交流电流互 感器进行测量的； 2、变频器面板上显示的电流是变频器内部霍尔电流传感器测量所得的电流， 霍尔电流传感器测量的是变频器的输出电流； 3、普通交流电流互感器不能用来测量变频器输出端的电流，因为变频器的输 出电压、电流波形为PWM脉宽调制波形，采用普通的电流互感器或钳形表难以测量变频器的输出电流，因此为了能够观察电机的运行电流，通常 只能在变频器的输入端加装电流互感器； 4、变频器输入端电流互感器所测的电流与变频器面板上显示的电流存在差 别主要是因为： 输入电流的电压是380V的。变频器的输出是调频调压的信号，低频段时是降压输出的，而其输入功率约等于输出功率，所以负载电流会变大。 即功率不变的情况下，输出电压降低了，输出电流增大了。 具体到变频器内部原理，因为变频器一般都是交直交变频器，内部有大容量电容储能。调压采用PWM脉宽调制技术。 5、通常情况都是以变频器显示的为准，因为AC/AC变频器是通过整流单元 （通常称电源模块）将3相交流（比如380V）整流(3相全波桥整)成直 流(540V)，再通过控制单元，按照控制方式，比如矢量，V/F等及给定值，通过控制大功率开关管（通常称电机模块）的通断及其频率转换成高频交流信号接至变频电机。 因此，普通的钳流表（其实也是一个电流互感器）所测电流不是很准确，需要专用高频信号测量的电流互感器，而在变频器内部的输出回路的铜排上就是串了这样的设备，因此只要此元件不坏，肯定比普通钳流表准。 另外，关于输入侧的电流，正如以上说言，由于是工频交流信号只要普 通电流互感器，但电流和输出测不一定对应，但可以按照功率来大概推算，比如：输出电流240A，如果电压150V，则输出侧有效功率两者相乘约 等于36KW，考虑到损耗则输入侧应该稍大于36KW，比如按照38KW计算，则输入侧电流恰好=38KW/380V=100A。（以上公式均为近似值）。 安装一台变频器，在五十赫兹运行时，输入电流十安，输出电流七十安，变频器七十五千瓦，电机七十五千瓦，另有一台，五十五千瓦，五十赫兹运行时，输入三十安，输出五十安， 一、输入，输出电流为什么相差这么大，

电流电压功率之间的关系及公式

电流、电压、功率的关系及公式 1、电流I，电压V，电阻R，功率W，频率F W=I2乘以R V=IR W=V2/R 电流=电压/电阻 功率=电压*电流*时间 2、电压V（伏特），电阻R（欧姆），电流强度I（安培），功率N（瓦 特）之间的关系是： V=IR， N=IV=I*I*R,或也可变形为:I=V/R,I=N/V等等. 但是必须注意,以上均是在直流(更准确的说,是直流稳态)电路情况下推导出来的!其它情况不适用. 如交流电路,那要对其作补充和修正求电压、电阻、电流与功率的换算关系 电流=I，电压=U，电阻=R，功率=P U=IR,I=U/R,R=U/I, P=UI,I=P/U,U=P/I P=U2/R,R=U2/P 还有P=I2R P=IU R=U/I 最好用这两个；

3、如电动机电能转化为热能和机械能： 电流符号: I 符号名称: 安培（安） 单位: A 公式: 电流=电压/电阻 I＝U/R 单位换算: 1MA（兆安）=1000kA（千安）=1000000A（安）1A（安）=1000mA（毫安）=1000000μA（微安） 单相电阻类电功率的计算公式= 电压U*电流I 单相电机类电功率的计算公式= 电压U*电流I*功率因数COSΦ三相电阻类电功率的计算公式= 1.732*线电压U*线电流I（星形接法） = 3*相电压U*相电I（角形接法）三相电机类电功率的计算公式= 1.732*线电压U*线电流I*功率因数COSΦ 星形电流=I，电压=U，电阻=R，功率=P U=IR,I=U/R,R=U/I, P=UI,I=P/U,U=P/I P=U2/R,R=U2/P P=I2R 4、串联电路 P（电功率），U（电压），I（电流），W（电功），R（电阻），T（时

4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号

4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号 解决方法： 1.采用专用的电流转电压芯片，或者隔离放大器（要求精度高，抗干扰时） 如：MAXIM MAX472 深圳顺源公司的ISO系列产品 https://www.doczj.com/doc/9b13065763.html,/ 2.自己搭建电路,节省成本，但不推荐直接串联精密电阻的方式 用运放搭建电路就非常好 给个地址: https://www.doczj.com/doc/9b13065763.html,/html/zonghejishu/2007/0925/2621.html 1、 0－5V/0－10mA的V/I变换电路 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA 的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。

2、 0－10V/0－10mA的V/I变换电路 图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN ＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋ (Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4， 得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA 的V/I变换。 3、 1－5V/4－20mA的V/I变换电路 在图3中．输入电压Vi是叠加在基准电压VB(VB=10V)上，从运放A1的反向输入VN端输入的，晶

电流信号转电压信号方法大全

电流信号转换为电压信号的方法 由于应用和原理的不同，电流信号的输出，如传感器变送器输出的4~20mA，需要变换成电压以利于后续驱动或采集。对于不同的电流信号，考虑功率问题，有的需要先经过电流互感器将大电流变小，否则大电流容易在电阻上产生过大的功率。 下面介绍几种I/V变换的实现方法。 分压器方法 利用如图1分压电路，将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中，可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单，但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。 利用如图1分压电路，将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中，可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单，但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。 霍尔传感器方法 使用霍尔效应，在元件两端通过电流I，并在元件垂直方向上施加磁感应强度B的磁场，即会输出电压。由下面的公式获得线性关系。

其中，RH为霍尔常数，I为输入电流，B为磁感应强度，d为霍尔元件厚度。 这种方法多用于对电流的测量，虽然也可以实现转换，但是精度有限。 积分电路方法 电压可以看作是电流的积分，利用如图电路有： 为保证精度，选取运放时尽量找输入阻抗大的。该电路常用于PID调节，积分电路成熟且放大倍数和精度较好。但要注意这种电路输出电压和输入电流的相位是相反的。 运放直接搭接的方法（跨阻放大器） 充分利用运放“虚短”和“虚断”的概念，将电流转换为电压信号，如图电路

电流通过电阻，在电阻上产生压降，建立起电压和电流的关系为 这种方法避免了运放输入失调电压和输入偏置电流和失调电流影响带来的积分误差。也避免了电容的漏电流带来的误差。但未获得稳定的高精度放大，对电阻和运放的精度要求较高。 三极管方法 三极管同样具有放大能力，但应用上多采用运放。电路如图 下面以实际的例子叙述整个实现过程。 尝试将一个0~5A信号转换为0~5V信号。最简单的是加一个1欧的电阻，但这样发热功率过大，所以需要采用电流互感器将原先的电流变小。按照一般互感器指标是输入0~10A信号，变比为200：1，即0~5A的信号变为0~25mA。下面采用运放直接搭接的方法实现转换。考虑到相位的问题，对电路作了改进。利用50欧电阻在正端产生 的电压与负端相等的条件，并利用运放的放大功能，实现最终要求的。如图。另外，用集成运放OP27为的是得到更高的运算精度；50欧的电阻是前端互感器带负载要求。

用电压信号还是电流信号

工业上通常用电压0…5(10)V 或电流0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法，也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同，什么时候采用什么方法，下面将对此进行简要介绍。 电压信号传输比如0…5(10)V如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点，那么信号可能很容易失真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗，电缆的电阻以及接触电阻形成了电压降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。 如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的，那么由上述的电阻引起的传输误差就足够小，这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略，就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器 OP 来做接收方的输入放大器，就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于 <1M? 。 原则上，高阻抗的电路特别是在放大电路的输入端是很容易受到电磁干扰从而会引起很明显的误差。所以用电压信号传输就必须在传输误差和电磁干扰的影响之间寻找一个折中的方案。 电压信号传输的结论：如果电磁干扰很小或者传输电缆长度较短，一个合适的接收电路毫无疑问是可以用来传输电压信号0…5(10)V 的。 电流信号传输比如 0(4)..20mA在电磁干扰较强的环境和需要传输较远距离的情况下，多年来人们比较喜欢使用标准的电流来传输信号。如果一个电流源作为发送电路，它提供的电流信号始终是所希望的电流而与电缆的电阻以及接触电阻无关。也就是说，电流信号的传输是不受硬件设备配置的影响的。同电压信号传输的方法正相反，由于接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源（电流源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路）使得电磁干扰对电流信号的传输不会产生大的影响。 电流信号传输的结论：如果考虑到有电磁干扰比如电焊设备和其他信号发射设备，传输距离又必须很长，那么电流信号传输的方法是适合这种情况的（模拟信号传输）。实际上经常采用的电流传输方法有二线制和三线制方法。在这里将主要论述二线制方法，也叫电流回路方法。 电流回路的综合特性 - 简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然还应该注意工作电压要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。 - 低廉的成本：与数字信号传输需要一个 AD 转换，一个单片机和一个合适的驱动电路相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。 - 错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流 4mA），如果接收到的信号大于零毫安而小于4 毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超过 20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。

变频技术第二章

第二章变频器的分类与特点 2.1 变频器的分类 1 按变换环节分类 变频器的功能就是将频率、电压都固定的交流电源变成频率、电压都连续可调的三相交流电源。按照变换环节有无直流环节可以分为交－交变频器和交－直－交变频器。 （1）交-直-交变频器的各种结构 交－直－交变频器的主电路可以分为以下几部分： 1、整流电路——交－直部分

整流电路通常由二极管或可控硅构成的桥式电路组成。根据输入电源的不同，分为单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。我国常用的小功率的变频器多数为单相220V 输入，较大功率的变频器多数为三相380V （线电压）输入。 2、中间环节——滤波电路 根据贮能元件不同，可分为电容滤波和电感滤波两种。由于电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变，所以用电容滤波就构成电压源型变频器，用电感滤波就构成电流源型变频器。 3、逆变电路——直－交部分 逆变电路是交－直－交变频器的核心部分，其中6个三极管按其导通顺序分别用 VT1～VT6表示，与三极管反向并联的二极管起续流作用。 逆变电路的输出电压为阶梯波，虽然不是正弦波，却是彼此相差120°的交流电压，即实现了从直流电到交流电的逆变。输出电压的频率取决于逆变器开关器件的切换频率，达到了变频的目的。 实际逆变电路除了基本元件三极管和续流二极管外，还有保护半导体元件的缓冲电路，三极管也可以用门极可关断晶闸管代替。 （2）交-交变频器 单相输出交-交变频电路的原理框图，电路由P （正）组和N （负）组反并联的晶闸管变流电路构成，两组变流电路接在同一个交流电源，Z 为负载。 变频器的主电路 三 相电

交-交变频器结构图 交-交变频器的特点为： 1) 因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高。 2) 由于其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低得多，输出波形较好。 3) 由于输出上限频率不高于电网频率的1/3～1/2，因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低。 4)交-交变频电路采用的是相位控制方式，因此其输入电流的相位总是滞后于输入电压，需要电网提供无功功率。功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。 2. 按直流电源的性质分类 （1）电流型 优点：当电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈到交流电网，不需在主电路内附加任何设备，只要利用网侧的不可逆变流器改变其输出电压极性（控制角α>90°）即可。 （2）电压型 特点:中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲。由于大电容的作用，主电路直流电压UD比较平稳，电动机端的电压为方波或阶梯波。直流电源内阻比较小，相当于电压源，故称为电压源型变频器或电压型变频器。

电流和电压信号的传输和处理

电流和电压信号的传输和处理 电流和电压输出信号有什么不同,选择哪一种好？流量仪表，温度仪表，压力仪表，液位仪表通常都采用4-20MA电流信号输出，下面我们先来介绍一下什么是电压，什么是电流。 电压:也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。 电流:是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了A，常用的单位有毫安（mA）、微安(μA) 。 电流和电压输出信号有什么不同,选择哪一种好?在单片机控制的许多应用场合,都要使用变送器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。早期的变送器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，这是运放直接输出,信号功率<0.05W,通过模拟/数字转换电路转换数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了极大限制，暴露了抗干扰能力较差,线路损耗破坏了精度等等等缺点，而两线制电流输出型变送器以其具有极高的抗干扰能力得到了广泛应用。电压输出型变送器抗干扰能力极差，线路损耗的破坏,谈不上精度有多高,有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备，输出０－５Ｖ绝对不能远传，远传后线路压降大，精确度大打折扣。现在很多的ADC,PLC,DCS的输入信号端口都作成两线制电流输出型变送器4-20mA的,证明了电压输出型变送器被淘汰的必然趋势。 电流和电压输出信号有什么不同,选择哪一种好?电流输出型变送器的输出范围 常用的有0～20mA及4～20mA两种，电流变送器输出最小电流及最大电流时，分别代表电流变送器所标定的最小及最大额定输出值。下面以测量范围为以0～１００Ａ的电流变送器为例进行叙述。对于输出0～20mA的变送器0mA 电流对应输入０Ａ值，输出4～20mA的变送器4mA电流对应输入0Ａ值，两 类传感器的20mA电流都对应１００Ａ值。对于输出0～20mA的变送器，在 电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，在A/D转换器输入接口直接将电阻

变频器电压电流典型检测方法

变频器电压电流典型检测方法 1.前言 变频器最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。简单地说变频器是通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速的。从电机的转速公式可以看出，调节电机输入电压的频率f，即可改变电机的转速n。目前几乎所有的低压变频器均采用图1所示主电路拓扑结构。 部分1为整流器，作用是把交流电变为直流电，部分2为无功缓冲直流环节，在此部分可以采用电容作为缓冲元件，也可用电感作为缓冲元件。部分3是逆变器部分，作用是把直流电变为频率可调整的三相交流电。中间环节采用电容器的这种变频器称之为交直交电压型变频器，这种方式是目前通用型变频器广泛应用的主回路拓扑。本文将重点讨论这种结构在电压、电流检测设计中应注意的一些问题。变频器在运行过程中为什么要对电压、电流进行检测呢这就需要从电机的结构和控制特性上说起： ①三相异步电动机的转矩是由电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。 ②变频器运行中，过载起动电流为额定电流的~倍;过流保护为额定电流的~3倍(根据不同性质的负载要求选择不同的过流保护点);另外还有电流闭环无跳闸、失速防止等功能都与变频器运行过程中的电流有关。 ③为了改善变频器的输出特性，需要对变频器进行死区补偿，几种常用的死区补偿方法均需检测输出电流。 ④电动机在运转中如果降低指令频率过快，则电动状态将变为发电状态运行，再生出来的能量贮积在变频器的直流电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，就需要对电压进行及时、准确地检测，给变频器提供准确、可靠的信息，使变频器在过压时进行及时、有效的保护处理。同时变频器上电过程、下电过程都需要判断当前直流母线电压的状态来判断程序下一步的动作。 鉴于电压、电流检测的重要性，在变频器设计中采用对电压、电流进行准确、有效检测的方法是十分必要的。 2.在线测量电压的几种方案设计 变频器的过电压或欠电压集中表现在直流母线的电压值上。正常情况下，变频器直流电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，主电路内的逆变器件、整流器件以及滤波电容等都可能受到损害，当电压上升至约800V左右时，变频器过电压保护功能动作;另外变频器发生欠压时(350V左右)也不能正常工作。对变频器而言，有一个正常的工作电压范围，当电压超过或低于这个范围时均可能损坏变频器，因此，必须在线检测母线电压，常用的电压检测方案有三种。 1)变压器方案 图2中，P为直流母线电压正(+)，N为直流母线电压负(-)。 变频器控制回路的电源电压一般采用开关电源的方式来获得，利用开关变压器的特点，在副边增加一组绕组N4(匝数根据实际电路参数决定)作为母线电压的采样输出，开关变压器的原边电压为母线电压，而副边输出电压随着原边输入电压的变化而线性地发生变化，这样既能起到强弱电隔离作用又能起到降压作用，把此采样信号经过处理可以送到DSP内进行A/D采样实现各种保护工作。 2)线性光耦方案

功率电压电流公式 功率电压电流公式大全

1、欧姆定律： I=U/R U：电压，V； R：电阻，Ω； I：电流，A； 2、全电路欧姆定律： I=E/（R+r） I：电流，A； E：电源电动势，V； r：电源内阻，Ω； R：负载电阻，Ω 3、并联电路，总电流等于各个电阻上电流之和 I=I1+I2+…In 4、串联电路，总电流与各电流相等 I=I1=I2=I3=…=In 5、负载的功率 纯电阻有功功率P=UI → P=I2R（式中2为平方）U：电压，V； I：电流，A； P：有功功率，W； R：电阻 纯电感无功功率 Q=I2*Xl （式中2为平方） Q：无功功率，w； Xl：电感感抗，Ω I：电流，A 纯电容无功功率 Q=I2*Xc （式中2为平方） Q：无功功率，V； Xc：电容容抗，Ω I：电流，A 6、电功（电能） W=UIt W：电功，j； U：电压，V； I：电流，A； t：时间，s 7、交流电路瞬时值与最大 值的关系 I=Imax×sin(ωt+Φ) I：电流，A； Imax：最大电流，A； (ωt+Φ)：相位，其中Φ为 初相。 8、交流电路最大值与在效 值的关系 Imax=2的开平方×I I：电流，A； Imax：最大电流，A； 9、发电机绕组三角形联接 I线=3的开平方×I相 I线：线电流，A； I相：相电流，A； 10、发电机绕组的星形联接 I线=I相 I线：线电流，A； I相：相电流，A； 11、交流电的总功率 P=3的开平方×U线×I线 ×cosΦ P：总功率，w； U线：线电压，V； I线：线电流，A； Φ：初相角 12、变压器工作原理 U1/U2=N1/N2=I2/I1 U1、U2：一次、二次电 压，V； N1、N2：一次、二次线圈 圈数； I2、I1：二次、一次电流， A； 13、电阻、电感串联电路 I=U/Z Z=（R2+XL2）和的开平方 （式中2为平方） Z：总阻抗，Ω； I：电流，A； R：电阻，Ω； XL：感抗，Ω 14、电阻、电感、电容串联 电路 I=U/Z Z=[R2+（XL-Xc）2]和的开 平方（式中2为平方） Z：总阻抗，Ω； I：电流，A； R：电阻，Ω； XL：感抗，Ω； Xc：容抗，Ω

传感器电流输出信号的处理重点

传感器电流输出信号的处理 电流信号在传输中具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，被广泛应用。目前，传感器24V供电、4-20mA 电流输出，已经成为一种工业标准。传感器的电流输出方式有两线制（传感器用两根导线对外连接）、三 线制（传感器用三根导线对外连接）、四线制（传感器用四根导线对外接）。它们具有各自的特点，如果使用不当，会影响其功能，甚至不能正常工作。本文对它们的原理作出一些介绍，以便用户对传感器作出 正确地选型和使用。(关键词传输; 两线制；三线制；四线制) 1传输原理及技术指标 1.1 传输原理 1.1.1 终端连接 对于电流输出的传感器,在终端要把它变换成电压信号才能使用。如图1所示。 在图中1中Rr为负载电阻,它的大小决定转换成电压的大小,通常取值250Ω,把传感器输出的4-20mA电流转换成对应的1-5V电压。在实际使用中，测控设备也有内阻，多少会产生一些分流。因此，Is不是完全流经Rr。一般情况下，测控设备的内阻都很大，几乎不产生分流，Rr可按常规取值。在个别测控设备内阻较小的情况下，可适当提高Rr的取值，以达到转换相应电压的要求。 有些终端模块有电流输入接口（转换电阻Rr在模块内部）。使用时，可把电流信号直接接入模块。如图2所示。由上所述,在电流传输的终端接法中，有外置电阻和内置电阻两种接法。在以后解说中，如无特殊说明，均以外置电阻为例。 1.1.2 与电压输出传感器的比较

图3和图4是电流输出传感器和电压输出传感器的应用原理图。图中的传感头和变送器合称为传感器。由两图相比可以看出，电流输出的传感器在变送器内部多一个电压-电流转换器，在接收终端多了一个电流-电压转换器。这么做主要是为了把电压传输变为电流传输。因为电流传输比电压传输有很多优点。下面对电流传输和电压传输作出分析。 电压输出的传感器和三线制电流输出的传感器可以共同建立图5的传输电路模型。 图中: Ro-传感器输出内阻 Rs-输出导线电阻 Rr-负载电阻 Rd-地线电阻 Uo-传感器输出电压 Us-Rs上的压降 Ur-Rr上的压降 Ud-Rd上的压降 Ig-传感器的工作电流 Is-传感器的输出电流

各种电压电流采样电路设计

常用采样电路设计方案比较 配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。 信号调 理TMS320 LF2407A DSP 键盘显示 电路电压电流信号驱动电路保护电路 控制电路检测与驱动 电路主电路 图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图 1.1常用电网电压同步采样电路及其特点 1.1.1 常用电网电压采样电路1 从D-STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。

图2-2 同步信号产生电路1 从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。其中R5=1K ，C4=15pF，则时间常数错误！未找到引用源。<

变频器中的频率、电压、转速、电流、功率的关系

步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f 模式或调整电位器等方法。 一、引言随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF）方式调速，因此，变频器在使用前正确地设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基准频率=压频比。基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V，基准频率50Hz），即满足使用要求。但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数。由于变频器使用说明书以及有关书籍中没有对这两个参数作详细介绍，因此正确的设定该参数对于不少使用者来说，并非很

功率电压电流公式 功率电压电流公式大全

功率电压电流公式功率电压电流公式大全 1、欧姆定律： I=U/R U：电压，V； R：电阻，Ω； I：电流，A； 2、全电路欧姆定律： I=E/（R+r） I：电流，A； E：电源电动势，V； r：电源内阻，Ω； R：负载电阻，Ω 3、并联电路，总电流等于各个电阻上电流之和 I=I1+I2+…In 4、串联电路，总电流与各电流相等 I=I1=I2=I3=…=In 5、负载的功率 纯电阻有功功率P=UI → P=I2R（式中2为平方） U：电压，V； I：电流，A； P：有功功率，W； R：电阻

纯电感无功功率Q=I2*Xl（式中2为平方）Q：无功功率，w； Xl：电感感抗，Ω I：电流，A 纯电容无功功率Q=I2*Xc（式中2为平方）Q：无功功率，V； Xc：电容容抗，Ω I：电流，A 6、电功（电能） W=UIt W：电功，j； U：电压，V； I：电流，A； t：时间，s 7、交流电路瞬时值与最大值的关系 I=Imax×sin(ωt+Φ) I：电流，A； Imax：最大电流，A； (ωt+Φ)：相位，其中Φ为初相。 8、交流电路最大值与在效值的关系 Imax=2的开平方×I I：电流，A； Imax：最大电流，A； 9、发电机绕组三角形联接

I线=3的开平方×I相 I线：线电流，A； I相：相电流，A； 10、发电机绕组的星形联接 I线=I相 I线：线电流，A； I相：相电流，A； 11、交流电的总功率 P=3的开平方×U线×I线×cosΦ P：总功率，w； U线：线电压，V； I线：线电流，A； Φ：初相角 12、变压器工作原理 U1/U2=N1/N2=I2/I1 U1、U2：一次、二次电压，V； N1、N2：一次、二次线圈圈数； I2、I1：二次、一次电流，A； 13、电阻、电感串联电路 I=U/Z Z=（R2+XL2）和的开平方（式中2为平方） Z：总阻抗，Ω； I：电流，A； R：电阻，Ω； XL：感抗，Ω 14、电阻、电感、电容串联电路 I=U/Z Z=[R2+（XL-Xc）2]和的开平方（式中2为平方）Z：总阻抗，Ω； I：电流，A； R：电阻，Ω； XL：感抗，Ω； Xc：容抗，Ω

-mA电流信号转成-V或-V电压信号

-mA电流信号转成-V或-V电压信号

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4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号 1、电流信号转成电压信号，或电压信号转成电流信号，实质就是信号传输中的阻抗变换问题； 2、信号传输阻抗匹配，就是满足信号源输出最大信号能量的条件； 3、信号传输阻抗匹配，就是信号传输能流最大、衰减最小、畅通无阻、失真变形最小； 4、电流信号转成电压信号，就是低阻抗传输转换为高阻抗传输； 5、这种阻抗变换，一定要通过阻抗变换设备、阻抗变换电路来实现； 6、常用阻抗变换的设备有阻抗变换变压器，例如音响系统的输入输出变压器； 7、常用阻抗变换电路，如射极输出电路，在模拟电子电路中经常用作输出级、输入级、中间转换级等； 8、超高频闭路电视系统，信号分流用的三通、四通分配器，就是信号匹配阻抗转换器，通过它实现闭路电视系统的阻抗匹配，否则信号将受阻传不出去，或信号失真变形；9、4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号，用什么样的阻抗变换电路、设备，关键看信号的性质，是高频还是低频，是交流还是直流； 10、这种在电流信号回路中串入电阻的方法，是错误的，不可取的，是不懂信号传输匹配意义的做法； 并电阻没问题的,我们经常这样转化,加250欧姆电阻转换成1-5V,加500欧姆电阻转换成2-10V,至于0-1V,0-2V这两个范围几乎不用,完全能够达到控制要求 简单化:4-20MA的信号输出并联一个315欧姆的电阻，就可以转换为1.3-6.3伏的电压信号.再串联两只二极管(降压1.3),就可以转换为0-5伏的电压信号. 推荐4个实用的4-20mA输入/0-5V输出的I／V转换电路 一、最简单的4～20mA输入/1～5V输出的I／V转换电路应用示意图

电压信号与电流信号的区别

电压信号与电流信号的区别 工业上通常用电压0…5(10)V 或电流0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法，也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同，什么时候采用什么方法，下面将对此进行简要介绍。 电压信号传输比如0…5(10)V如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点，那么信号可能很容易失真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗，电缆的电阻以及接触电阻形成了电压降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。 如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的，那么由上述的电阻引起的传输误差就足够小，这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略，就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器OP 来做接收方的输入放大器，就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于电流回路的综合特性 - 简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然

还应该注意工作电压要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。 - 低廉的成本：与数字信号传输需要一个AD 转换，一个单片机和一个合适的驱动电路相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。 - 错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流4mA），如果接收到的信号大于零毫安而小于 4 毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超过20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。 - 长距离传输：传输距离与发送信号端的驱动能力和电缆的电阻以及接收端的测量电阻（负载电阻）有关。如果在信号传输的电缆中也要安装测量仪表，那么负载电阻还应该考虑到测量仪表的输入阻抗和监测记录仪表的输入阻抗。这些仪表常常因为成本低廉和无需外加电源而与集成电路一样共同连接在电流回路中并从4mA 中直接获得工作电源。因此在电路设计时要考虑到电流源回路的带载能力。 理论上讲，内阻抗无穷大，能够输出一定电流信号的电

4-20mA-0-5V转换电路

4-20mA/0-5V转换电路讨论专题 作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-11-20 16:36:11 为了满足模拟前端设计的需要，本专区特此推出模拟前端设计应用专题进行讨论。希望模拟高手或有经验的工程师们进来一起讨论和分享设计心得。这只是我们微控技术论坛的模拟前端一个新的开端，也是新的一个尝试。同时我们也会结合MSP430单片机、ADC前端电路一起结合讨论。 以下是我们开始的第一个专题：<<关于4-20mA/0-5V转换电路>>，大家可以就这个话题发表你的成功设计经历和成功硬件电路....。 引言<<4～20mA传感器数据处理新途径>> 秦严定迟文焕 在单片机控制的许多应用场合，都要使用传感器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如压力传感器、温度传感器、流量传感器等。早期的传感器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，通过模拟数字转换电路转换为数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了限制，暴露了抗干扰能力较差等缺点，而电流输出型传感器以其具有较高的抗干扰能力得到了广泛应用。 电压输出型压力传感器抗干扰能力差，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备。 如测压范围为以0～35Mpa的输出压力传感器为例进行叙述。对于输出0～20mA的传感器0mA电流对应0MPa压力值，输出4～20mA的传感器4mA电流对应0MPa压力值，两类传感器的20mA电流都对应35MPa压力值。对于输出0～20mA的传感器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，通过A/D转换器直接将电阻上的电压转换为数字信号即可，电路调试及数据处理都比较简单。对于输出4～20mA的传感器，电路调试及数据处理上都比较烦琐。但这种传感器能够在传感器线路不通时，通过是否能检测到正常范围内的电流，判断电路是否出现故障，因此使用更为普遍。 关于4～20mA电流变送器的工业控制应用，摘自<<世界电子元器件>> 德州仪器公司提供 4~20mA电流环工作原理 在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。 为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。 4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR 供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。

4-20mA电流信号转成0-5V电压信号

LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路 解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。 增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。 以4～20mA 例，图中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω。这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。□ォ<。)#)))≦ 同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。 图2 采用的是廉价运放LM324，其对零点的处理是在反相输入端上加入一个调整电压，其大小恰好为输入4mA时在RAO上的压降。有了运算放大器，还使得 RAO的取值可以更加小，因为这时信号电压不够大的部分可以通过配置运放的放大倍数来补足。这样，就可以真正把4～20mA电流转换成为0～5V电压了。 使用运算放大器也会带来一些麻烦，尤其在注重低成本的时候，选择的运放

往往是最最廉价的，运放的失调与漂移，以及因为运放的供电与单片机电路供电的稳定性，电源电压是否可以保证足够稳定，运放的输入阻抗是否对信号有分流影响，以及运放是否在整个信号范围内放大特性平坦，如此等等，造成这种廉价电路的实际效果不如人意。 而最大的不如人意之处还是在零点抵消电路上，随着信号电流的变化，运放的反相端的电压总是会与零点调整电压发生矛盾，就是这个零点电压也在随着运放输出的变化而变化，只不过由于有了信号有用电压的存在，而在结果中不容易区分而已。这种现象最容易造成非线性加大。虽然可以在单片机里采用软件校正来纠正，但是，就具体措施而言，这样做需要增加编程人员不少的工作量，而且需要多点采集数据来应对。